«Майже ніхто не уявляє собі наскільки титанічні зусилля зараз роблять українські енергетики та комунальники», — Борис Філатов про блекаут у Дніпрі

Складний, довгий, але дуже-дуже інформативний допис. І ще.

До речі, підпишіться на Павла.

Зараз критично не вистачає розумних людей. Просто катастрофічно.

Він – один з них», — зазначив міський голова Дніпра.

У своєму матеріалі Павло Космачевський пояснює, як працює енергосистема і чому її так складно відновлювати.

Електрична розетка у стіні — лише видима частина надзвичайно складної системи. Багато хто сприймає її як невичерпне джерело енергії, однак насправді електроенергію потрібно виробити на електростанції, передати на сотні й тисячі кілометрів та спожити практично одночасно. Вона не може просто зберігатися на складі й чекати, поки знадобиться споживачеві.

Щоб доставити електроенергію від генератора до споживача, людство створило систему з понад 7 тисяч електростанцій, десятків тисяч транзитних підстанцій та більш ніж 250 тисяч кілометрів високовольтних ліній.

На електростанціях струм виробляється з напругою приблизно 10–20 кіловольт. Якби його одразу передавали звичайними дротами, через електричний опір значна частина енергії перетворювалася б на тепло. Тому спочатку напругу підвищують за допомогою трансформаторів до 110, 330 або навіть 765 кіловольт. Це дає змогу передавати електроенергію на великі відстані з меншими втратами. Біля міст напругу поступово знижують через систему підстанцій до побутових 230 вольт.

Якщо в цьому ланцюгу пошкоджується хоча б одна важлива ланка, а альтернативного шляху передачі електроенергії немає, місто або його частина можуть залишитися без світла.

Енергосистема повинна постійно підтримувати баланс між виробництвом і споживанням електроенергії. У Європі стандартна частота струму становить 50 герц, у Північній Америці — 60 герц. За цим показником стежать синхронні генератори, ротори яких обертаються відповідно до частоти мережі.

Якщо споживання навіть незначно перевищує поточне виробництво, частота починає падати. Різкі зміни в протилежний бік також небезпечні. Наприклад, під час арктичного шторму «Елліотт» у грудні 2022 року частота в енергосистемі східної частини США опустилася до 59,936 герца. А в липні 2026 року в північній Вірджинії через аварію на лінії електропередачі одночасно відключилися 60 дата-центрів штучного інтелекту, які скинули 3,8 гігавата навантаження. Це спричинило різкий стрибок частоти та напруги й поставило систему під загрозу каскадного відключення.

Споживання електроенергії змінюється протягом доби. Вранці мільйони людей одночасно вмикають чайники, плити й обігрівачі, створюючи ранковий пік. Увечері, коли підприємства ще працюють, а люди повертаються додому та користуються побутовими приладами, виникає вечірній пік.

Основне цілодобове навантаження забезпечують атомні та вугільні електростанції. Вони виробляють відносно дешеву електроенергію, але не можуть швидко змінювати потужність. Атомний реактор потужністю 1000 мегават працює переважно в постійному режимі через технологічні обмеження та особливості системи охолодження. Вугільному котлу для розігріву може знадобитися від 6 до 10 годин.

Коли споживання різко зростає, використовують електростанції, здатні швидше реагувати на зміни. Газотурбінні установки комбінованого циклу мають коефіцієнт корисної дії до 60% і можуть вийти на повну потужність за 1–2 години, а в окремих випадках — за кілька хвилин.

Для покриття найкоротших піків використовують відкриті газові турбіни та гідроелектростанції. Гідротурбіни можуть збільшити виробництво електроенергії від нуля до максимальної потужності за лічені секунди. Гідроакумулюючі електростанції (ГАЕС) працюють за іншим принципом: уночі, коли попит на електроенергію менший, вони закачують воду у верхні резервуари, а під час денних піків спускають її через турбіни, виробляючи електроенергію.

Сонячні панелі та вітрогенератори залежать від погоди: вони виробляють електроенергію лише тоді, коли світить сонце або дме вітер. На відміну від традиційних генераторів, вони не мають механічних роторів і підключаються до мережі через електронні інвертори. Через це оператори енергосистеми повинні постійно передбачати зміни виробництва та тримати резервні потужності.

Водночас швидко зростає споживання електроенергії цифровою інфраструктурою. За прогнозами, до 2030 року дата-центри штучного інтелекту можуть споживати від 9% до 17% усієї електроенергії США. Розвиток мереж потребує величезної кількості матеріалів: лише для розширення європейських електромереж до 2030 року знадобиться 324 тисячі тонн чистої міді.

Попри розвиток штучного інтелекту та цифрових технологій, енергосистема значною мірою залежить від великих силових трансформаторів. Вони важать від 150 до 400 тонн, можуть коштувати до 10 мільйонів доларів за одиницю та пропускають через себе понад 90% усієї електроенергії світу.

Виготовлення такого обладнання потребує значного часу. До 2022 року очікування великих трансформаторів становило 12–18 місяців. Нині середня черга зросла до 30–36 місяців, а для спеціальних трансформаторів генерації та надвисокої напруги може сягати 160 тижнів або навіть 60 місяців.

Одна з причин — обмежені можливості виробництва спеціальної електротехнічної сталі, з якої виготовляють сердечники трансформаторів. У США є лише один виробник такої сталі, який забезпечує приблизно 12–20% внутрішнього попиту. Понад 70% світового виробництва трансформаторної сталі контролює Китай. Через це американські та європейські енергетичні компанії значною мірою залежать від імпорту обладнання.

У квітні 2026 року уряд США навіть задіяв розділ III Закону про оборонне виробництво, визнавши виробництво трансформаторів та електротехнічної сталі питанням національної оборони.

Заміна пошкодженого трансформатора — також складне логістичне завдання. Для перевезення обладнання вагою близько 300 тонн потрібні спеціальні залізничні вагони, зміцнення мостів і тривале узгодження маршруту.

Концентрація виробництва критичного обладнання та складність самої енергосистеми роблять її вразливою до фізичних атак.

Ще у 2014 році секретне дослідження американських регуляторів FERC засвідчило, що скоординована атака на дев’ять критичних підстанцій може спричинити каскадне відключення електроенергії у США на тривалий час.

У квітні 2013 року нападники обстріляли підстанцію Меткалф у Каліфорнії, пошкодивши 17 трансформаторів. Збитки становили 15,4 мільйона доларів.

У грудні 2022 року постріли з мисливської зброї по двох підстанціях в окрузі Мур у Північній Кароліні залишили без електроенергії 45 тисяч будинків на п’ять днів. Загалом у США лише за 2023 рік зафіксували 185 фізичних атак і погроз атак на об’єкти електромережі.

Не менш серйозним випробуванням для енергосистеми є екстремальні погодні умови. Під час арктичного шторму «Елліотт» у грудні 2022 року в США через сильний мороз вийшли з ладу електростанції загальною потужністю 90 500 мегаватів — це 18% генерації Східної енергомережі. Майже половина аварійних зупинок припала на газові станції. Через замерзання води в обладнанні газових свердловин і компресорних станцій електростанції втрачали паливо саме тоді, коли потреба в обігріві була найбільшою.

У Каліфорнії енергетичні компанії іноді превентивно вимикають електроенергію сотням тисяч людей під час сильного вітру, щоб уникнути пожеж через пошкодження ліній електропередачі. Для зменшення таких ризиків вони витрачають мільярди доларів на прокладання кабелів під землею.

Окремою загрозою є кібератаки. За наведеними в матеріалі даними, лише за 2024 рік їхня кількість проти енергетичних компаній зросла на 70%.

На американських сонячних і вітрових електростанціях встановлено китайські інвертори загальною потужністю понад 70 гігаватів. У деяких із них фахівці виявляють незадекларовані комунікаційні модулі та приховані радіопередавачі, які потенційно можуть дозволити дистанційно впливати на роботу обладнання.

Також хакерські угруповання, зокрема Volt Typhoon, використовують легітимні системні інструменти Windows і викрадені паролі, щоб роками залишатися непоміченими в системах керування електростанціями та водоканалами. Їхньою метою може бути підготовка до майбутніх атак на критичну інфраструктуру.

Існують і спеціалізовані шкідливі програми, які працюють безпосередньо з промисловими контролерами. Наприклад, комплекс PIPEDREAM, також відомий як INCONTROLLER, здатний сканувати, перехоплювати та скасовувати команди контролерів Schneider Electric та OMRON.

Війна в Україні перетворила лінії електропередачі, підстанції та трансформатори на безпосередні цілі атак.

16 березня 2022 року українська та молдовська енергосистеми екстрено синхронізувалися з континентальною європейською мережею ENTSO-E. Фахівці виконали за два тижні обсяг випробувань, на який зазвичай витрачають роки. Це дало Україні можливість імпортувати електроенергію з Європи та підтримувати баланс системи під час ракетних і дронових атак на підстанції й теплоелектростанції.

У лютому 2025 року країни Балтії — Естонія, Латвія та Литва — також остаточно від’єдналися від російської енергосистеми БРЕЛЛ і синхронізувалися з європейською мережею.

Водночас Україна зіткнулася не лише з фізичними, а й із цифровими атаками. 8 квітня 2022 року хакери використали проти об’єктів українського обленерго шкідливу програму Industroyer2. Вона була налаштована на надсилання команд через промисловий протокол IEC-104 для автоматичного вимкнення високовольтних вимикачів підстанцій. Супровідні віруси CaddyWiper і SOLOSHRED мали знищити операційні системи та приховати сліди атаки. Загрозу вдалося нейтралізувати завдяки роботі фахівців із кібербезпеки.

Сучасна енергосистема — це складна мережа, яка залежить від електростанцій, високовольтних ліній, підстанцій, трансформаторів, логістики та систем керування. Її робота може порушитися через фізичні пошкодження, аварії, погодні умови або кібератаки. А відновлення окремих елементів потребує значних ресурсів і часу.